Caractériser la performance acoustique des parois légères

Une nouvelle méthode de prédiction de la performance acoustique de cloisons distributives a été mise au point dans le cadre du projet européen Acousvibra.

Les cloisons distributives sont composées de plaques de plâtre (une ou plusieurs couches) vissées sur une ossature métallique. La cavité entre plaques de plâtre est généralement remplie d'un matériau absorbant ; le chemin de transmission principal est alors celui passant par l'ossature de la cloison. C'est sur la caractérisation et la modélisation de ce dernier chemin que porte la principale innovation de cette approche. Cela permet d'avoir aujourd'hui le premier modèle de cloison légère dont l'ensemble des données d'entrées sont issues de caractérisations physiques.

La nouvelle méthode de prédiction combine plusieurs approches suivant la zone fréquentielle ; en effet, l'ossature métallique est prise en compte par un ressort linéique (suivant la position périodique des montants) en basse fréquence et par un ressort ponctuel en moyenne et haute fréquence (suivant la position des points de vissage des plaques de plâtre sur les montants). L'effet des rails (en partie haute et basse de la cloison) et des montants périphériques est aussi considéré.

Deux nouvelles procédures de caractérisation de l'ossature métallique ont été développées pour fournir les données d'entrée au modèle de prédiction : une pour les montants, l'autre pour les rails ou montants périphériques.

La raideur des éléments d'ossature non périphériques (montants) est évaluée à partir de la mobilité d'entrée en basse fréquence mesurée sur une maquette de dimension 1.2x0.66 m² (voir photo ci-dessous). La raideur du ressort équivalent représentant les connexions ponctuelles par les vis sur l'élément d'ossature est déduite dans les basses fréquences avant l'apparition du comportement modal du système expérimental à partir de l'expression simple F=K d (où F est la force, K la raideur du ressort équivalent et d le déplacement).

La raideur des éléments d'ossature périphériques (des rails et des montants périphériques attachés à la structure porteuse) est évaluée à partir de la comparaison entre une mesure d'isolement vibratoire Dvij et une prédiction de cette même grandeur sur la base de la SEA (voir photo du montage). La mesure est effectuée sur une maquette de 2.5x1.2 m² lorsqu'une des deux plaques est excitée par une force exercée par un marteau répartie sur toute sa surface (excitation de type "rain-on-the roof").

On notera que les caractéristiques des plaques de plâtre (masse surfacique et module d'élasticité) peuvent être évaluées suivant la norme ISO-PAS 16940. L'élément de remplissage (généralement de la laine minérale) est pour sa part caractérisé par un essai de résistance au passage de l'air suivant la norme NF EN 29053.

Cette approche numérique globale basée sur des paramètres d'entrées objectivés (mesurés) ouvre de nombreuses perspectives. Elle permet, par exemple, d'optimiser les systèmes de cloisons, d'accélérer le processus de développement de nouveaux produits (ossature acoustique, plaque acoustique…), mais aussi de regarder l'impact des différentes variations de production sur la performance du système global. Cette méthode est aussi adaptable à d'autres systèmes tels que certains ventaux de porte, des cloisons mobiles… Dans tous les cas, l'essai physique du système dans un laboratoire accrédité reste nécessaire pour valider la performance de celui-ci.

Principe et montage expérimental pour la caractérisation des montants
Essai de résistance
Principe et montage expérimental pour la caractérisation des rails et montants périphériques